[发明专利]一种合成气的分离装置和方法

说明书

本发明提供了一种合成气的分离装置和方法。该合成气的分离装置包括：第一洗涤塔、第二洗涤塔、闪蒸塔、第一分离塔、第二分离塔、第一分离罐和第二分离罐；第一分离罐分别与第一洗涤塔和闪蒸塔连通；第二分离罐分别与第二洗涤塔和闪蒸塔连通；第一洗涤塔与闪蒸塔连通，第二洗涤塔与闪蒸塔连通，闪蒸塔与第一分离塔连通，第一分离塔与第二分离塔连通，第二分离塔与第一洗涤塔连通，第一分离塔与第二洗涤塔连通。本发明还提供了利用上述分离装置完成的分离方法，本发明的分离装置和方法，可以同时制取OXO产品、纯H₂和纯CO产品，纯H₂和纯CO产品纯度均可达到99v％以上。

技术领域

本发明涉及一种分离装置和方法，尤其涉及一种合成气的分离装置和方法，属于气体分离技术领域。

背景技术

目前，广泛应用于合成气深冷分离的是部分冷凝工艺、甲烷洗工艺以及一氧化碳洗等工艺，但当原料合成气中含有H₂、CO、CH₄、N₂等组分时，上述工艺均需要与其它工艺相结合才能同时制取OXO(H₂和CO混合物)、纯H₂和纯CO。

现有的处理合成气的方法主要有以下几种：

例1：部分冷凝工艺。如水煤浆或干煤粉气化，不论原料合成气中是否含有CH₄、N₂组分或这几种组分含量多低，该工艺均无法直接获得纯H₂(99v％+)，富H₂气中CO组分的分压使得直接获得纯H₂(99v％+)需要冷却更低的温度，代价十分高昂，因此通常部分冷凝的复热富H₂气直接送至变压吸附单元进一步提纯H₂，再送往下游用户。

例2：甲烷洗工艺。如天然气蒸汽转化尾气中含有较多的CH4，为了制取纯H2和纯CO需要保持CH4不能过低，一般原料气体中CH4含量不低于2.5v％，否则无法采用甲烷洗工艺，如果直接抽取一股变换气送至甲醇合成装置，那么惰性组分CH4含量过高会直接影响甲醇合成的循环气量以及转化率等等，且该工艺无法直接从冷箱获得OXO产品。

例3：一氧化碳洗工艺。不论烃类蒸汽转化、烃类部分氧化或煤气化所产合成气均可用该工艺进行分离，但产品通常为OXO产品和纯CO产品(99v％+)，该工艺无法直接从冷箱获得纯H₂产品。

针对采用天然气或烃类转化或烃类部分氧化或固定床气化技术制取合成气，再利用合成气制取乙醇的合成气分离工艺中通常含有H₂、CO、CH₄、N₂等组分。

以烃类部分氧化中的天然气部分氧化为例，合成气中各主要组分的含量如下：

H₂＝65v％、CO＝28v％、C1＝6.5v％、N₂＝0.45v％、AR＝0.10v％。

由于原料合成气中含有较多的CH₄，按照现有的常规深冷分离工艺无法同时获得OXO、纯H₂和纯CO产品，必须设置变压吸附制H₂单元才可实现。

当装置规模十分庞大时，变压吸附制H₂占地面积十分巨大，在占地面积受限的厂区几乎无法布置，而且当变压吸附制H₂设备、程控阀和吸附剂等因规模巨大变得投资高昂也使得整个化工厂装置的经济性不佳。

基于以上因素，有必要设计出一种合理的合成气分离工艺，在有不增加过多设备的同时，能够同时制取OXO产品、纯H₂和纯CO产品。

发明内容